DE102012009461A1 - A numerical control device comprising a machine time prediction unit and a machine error prediction unit - Google Patents
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Abstract
In Verbindung mit einem Maschinenprogramm, das bei einer maschinellen Verarbeitung eines Werkstücks mittels eines durch eine numerische Steuervorrichtung gesteuerten Werkzeugs maschinell verarbeitet wird, werden Interpolationsdaten, eine Befehlspositionspunktsequenz und eine Servopositionspunktsequenz für jede Verarbeitungsspanne per Simulation durch Ausweisen von Geschwindigkeitsdaten zum Angeben einer Maschinengeschwindigkeit und durch Genauigkeitsdaten zum Angeben einer Maschinengenauigkeit bestimmt. Eine vorhergesagte Maschinenzeit für die maschinelle Verarbeitung des Werkstücks wird auf der Grundlage der bestimmten Interpolationsdaten bestimmt, und es wird ein vorhergesagter Maschinenfehler für die maschinelle Verarbeitung des Werkstücks auf der Grundlage der bestimmten Befehls- und Servopositionspunktsequenzen bestimmt. Des Weiteren werden die Genauigkeitsdaten und die Geschwindigkeitsdaten für die kürzeste vorhergesagte Maschinenzeit innerhalb einer voreingestellten Maschinenfehlertoleranz bestimmt, auf der Grundlage einer Vielzahl von vorhergesagten Maschinenzeiten und einer Vielzahl von vorhergesagten Maschinenfehlern.In conjunction with a machine program which is machine-processed in a machining of a workpiece by a numerical control-controlled tool, interpolation data, a command position point sequence and a servo position point sequence for each processing span are simulated by designating speed data for indicating a machine speed and accuracy data Specifying a machine accuracy determined. A predicted machine time for the machining of the workpiece is determined based on the determined interpolation data, and a predicted machine error for the machining of the workpiece is determined based on the determined command and servo position point sequences. Furthermore, the accuracy data and the speed data for the shortest predicted machine time are determined within a preset machine error tolerance, based on a plurality of predicted machine times and a plurality of predicted machine errors.
Description
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft eine numerische Steuervorrichtung mit einer Maschinenzeitvorhersageeinheit und einer Maschinenfehlervorhersageeinheit.The present invention relates to a numerical control apparatus having a machine time prediction unit and a machine error prediction unit.
Beschreibung des verwandten Stands der TechnikDescription of the Related Art
Bei einer maschinellen Verarbeitung eines Werkstücks unter Verwendung eines Maschinenwerkzeugs wird im Allgemeinen die Genauigkeit der Maschinenverarbeitung verringert, wenn die Maschinenzeit verringert wird oder wenn die Maschinengeschwindigkeit erhöht wird. Wird die Maschinenzeit erhöht oder wird die Maschinengeschwindigkeit verringert, dann wird demgegenüber die Genauigkeit der maschinellen Verarbeitung verbessert. In der maschinellen Verarbeitung des Werkstücks ist die Genauigkeit der maschinellen Verarbeitung wichtiger als die Maschinenzeit. Somit wünschen Benutzer, die das Maschinenwerkzeug verwenden, um das Werkzeug maschinell zu verarbeiten, in der Lage zu sein, das Werkstück in einer minimalen Maschinenzeit mit einer Genauigkeit der maschinellen Verarbeitung innerhalb einer voreingestellten Maschinenfehlertoleranz maschinell zu verarbeiten. Es ist jedoch nicht leicht, die geeignete Maschinenzeit und das Maschinenfehlerniveau für das Werkstück sicherzustellen.In machine processing of a workpiece using a machine tool, in general, the accuracy of machine processing is reduced as the machine time is reduced or as the machine speed is increased. If the machine time is increased or the machine speed is reduced, on the other hand, the accuracy of the machine processing is improved. In the machine processing of the workpiece, the accuracy of the machine processing is more important than the machine time. Thus, users who use the machine tool to machine the tool want to be able to machine the workpiece in a minimum machine time with a precision of machine processing within a preset machine error tolerance. However, it is not easy to ensure the appropriate machine time and machine error level for the workpiece.
Demgemäß wird die maschinelle Verarbeitung normalerweise bei einer Geschwindigkeit innerhalb eines zulässigen Genauigkeitsbereichs durchgeführt, nachdem eine maschinelle Probelaufverarbeitung mehrere Male mit etwas längerer Zeit durchgeführt wurde. Vor dem maschinellen Verarbeiten eines Werkstücks möchten Benutzer deshalb per Simulation wissen, wie genau das Werkstück mit der Maschinengeschwindigkeit und Maschinenbedingungen ohne eine maschinelle Probelaufverarbeitung maschinell verarbeitet werden wird. Des Weiteren möchten Benutzer per Simulation dringend die Maschinengeschwindigkeit und Maschinenbedingungen kennen, mit denen das Werkstück mit einer maschinellen Verarbeitungsgenauigkeit innerhalb einer Maschinenfehlertoleranz in einer minimalen Maschinenzeit ohne eine maschinelle Probelaufverarbeitung maschinell verarbeitet werden kann.Accordingly, the machine processing is normally performed at a speed within an allowable accuracy range after a machine trial processing has been performed several times with a somewhat longer time. Before machine processing a workpiece, therefore, users want to know by simulation how accurately the workpiece will be machined with machine speed and machine conditions without machine trial processing. Furthermore, users desirably want to know by simulation the machine speed and machine conditions with which the workpiece can be machined with machine processing accuracy within a machine error tolerance in a minimum machine time without machine trial processing.
Grundlegende Techniken gemäß dem Stand der Technik, die eine Maschinenzeitvorhersage betreffen, sind in den nachfolgenden Patentschriften offenbart.
- (a) Die
japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2004-227028 japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2006-301440
- (a) The
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-227028 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-301440
Obwohl die Maschinenzeit in den vorstehend beschriebenen zwei Patentdruckschriften vorhergesagt wird, werden Maschinenfehler nicht vorhergesagt. Deshalb können diese Techniken nicht die Benutzernachfrage befriedigen, per Simulation die Genauigkeit des Werkstücks mit der Maschinengeschwindigkeit ohne eine maschinelle Probelaufverarbeitung zu kennen oder per Simulation die Maschinengeschwindigkeit zu kennen, bei der das Werkstück mit einer Genauigkeit innerhalb einer Maschinenfehlertoleranz in einer minimalen Maschinenzeit ohne eine maschinelle Probelaufverarbeitung maschinell verarbeitet werden kann.
- (b) Die
japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 58-35607 US-Patent Nr. 4,543,625
- (b) The
Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-35607 U.S. Patent No. 4,543,625
In der in dem vorstehend beschriebenen Patentdokument offenbarten Technik wird der Maschinenfehler auf der Grundlage der Voraussetzung berechnet, dass eine Beschleunigung/Abbremsung mit exponentiellen Eigenschaften durchgeführt wird. In modernen numerischen Steuervorrichtungen wird jedoch eine komplizierte Geschwindigkeitssteuerung für glatte Beschleunigungs-/Abbremseigenschaften durchgeführt, wie sowohl lineare und glockenförmige Beschleunigungs-/Abbremseigenschaften als auch die exponentiellen Beschleunigungs-/Abbremseigenschaften. Somit kann der Maschinenfehler nicht durch eine einfache computerisierte Formel vorhergesagt werden, die in diesem Patentdokument beschrieben ist.
- (c) Die
japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2011-60016
- (c) The
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-60016
Die Bahnkurvenanzeigevorrichtung, die in der vorstehend beschriebenen Patentdruckschrift offenbart ist, umfasst eine Befehlsliniensegmentsdefinitionseinheit und eine Fehlerberechnungseinheit. Die Befehlsliniensegmentsdefinitionseinheit definiert Befehlsliniensegmente, die jeweils zwei angrenzende Punkte für jeden Befehlspositionspunkt verbinden. Die Fehlerberechnungseinheit berechnet, als einen Fehler einer Ist-Position zu jedem Zeitpunkt relativ zu einem Befehlsweg, die Länge der kürzesten von lotrechten Linien, die von der Ist-Position zu den Befehlsliniensegmenten einzeln gezeichnet sind, oder die Länge eines Liniensegments, das die Ist-Position und die nächstgelegenen Befehlsposition verbindet, welche auch immer die kürzere ist. Daten bezüglich der Ist-Position werden durch tatsächliches Operieren einer Antriebswelle (Servo) bestimmt, nicht per Simulation.The trajectory display device disclosed in the above-described patent document comprises a command line segment definition unit and an error calculation unit. The command line segment definition unit defines command line segments that each connect two adjacent points for each command position point. The error calculation unit calculates, as an error of an actual position at each time point relative to a command path, the length of the shortest of vertical lines individually drawn from the actual position to the command line segments, or the length of a line segment representing the actual line position. Position and the closest command position, whichever is the shorter, connects. Data regarding the actual position are determined by actual operation of a drive shaft (servo), not by simulation.
Die in dem vorstehend beschriebenen Patentdokument offenbarte Technik wird nachstehend unter Bezugnahme auf
Gemäß der in diesem Patentdokument offenbarten Technik wird des Weiteren der Fehler lediglich berechnet und angezeigt oder ausgegeben. Deshalb kann diese Technik nicht die Benutzernachfrage befriedigen, per Simulation die Genauigkeit des Werkstücks mit der Maschinengeschwindigkeit und den Maschinenbedingungen ohne eine maschinelle Probelaufverarbeitung zu kennen, oder per Simulation die Maschinengeschwindigkeit und Maschinenbedingungen zu bestimmen, mit denen das Werkstück mit einer Genauigkeit innerhalb einer Maschinenfehlertoleranz in einer minimalen Maschinenzeit ohne eine maschinelle Probelaufverarbeitung maschinell verarbeitet werden kann.Further, according to the technique disclosed in this patent document, the error is merely calculated and displayed or output. Therefore, this technique can not satisfy the user demand to know by simulation the accuracy of the workpiece with the machine speed and the machine conditions without a machine trial processing, or by simulation to determine the machine speed and machine conditions with which the workpiece with an accuracy within a machine error tolerance in one machine time can be machine-processed without a machine test-run processing.
Üblicherweise weist eine numerische Steuervorrichtung eine Maschinenbedingungsauswahlfunktion auf. Gemäß dieser Funktion werden Maschinenbedingungsdaten einschließlich einer zulässigen Beschleunigung und einer zulässigen Eckgeschwindigkeitsdifferenz, die in
Gemäß dem in
”G05.1Q1” in dem ersten Block stellt einen Block für einen Maschinenbedingungsauswahlbefehl dar, und ”r” und ”Rr” bezeichnen die Genauigkeitsdaten, die aus den in
Während der F-Befehl in dem zweiten Block ein Geschwindigkeitsbefehl als ein Maschinenbefehl ist, kann eine Ist-Befehlsgeschwindigkeit unter Verwendung eines Außerkraftsetzens (1 bis 200%) in einen Wert (F-Befehl) × (Außerkraftsetzwert) geändert werden. Des Weiteren kann eine parametergesetzte Geschwindigkeit für eine Befehlsgeschwindigkeit verwendet werden, die den F-Befehl ignoriert. Des Weiteren kann der F-Befehl in dem Programm in einen Befehl für eine modifizierte Geschwindigkeit geändert werden.While the F command in the second block is a speed command as a machine command, an actual command speed may be changed to a value (F command) × (override value) using an override (1 to 200%). Furthermore, a parameter-substituted Speed can be used for a command speed that ignores the F command. Furthermore, the F command in the program can be changed to a modified speed command.
Wird ”G05. 1Q1R4” in dem in
Kurzfassung der ErfindungSummary of the invention
Demgemäß besteht in Anbetracht der vorstehend beschriebenen Probleme des Standes der Technik eine Aufgabe der Erfindung in einem Bereitstellen einer numerischen Steuervorrichtung, die umfasst: eine Maschinenzeitvorhersageeinheit, die eine vorhergesagte Maschinenzeit per Simulation bestimmt, und eine Maschinenfehlervorhersageeinheit, die einen vorhergesagten Maschinenfehler per Simulation bestimmt, wobei Genauigkeitsdaten und Geschwindigkeitsdaten als Maschinenzeit-/Maschinenfehlervorhersagedaten ausgewiesen werden und ein Maschinenprogramm ausgewiesen wird. Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt in einem Bereitstellen einer numerischen Steuervorrichtung, in der eine Vielzahl von vorhergesagten Maschinenzeiten und eine Vielzahl von vorhergesagten Maschinenfehlern auf der Grundlage der ausgewiesenen Genauigkeitsdaten und Geschwindigkeitsdaten bestimmt werden, und die kürzeste vorhergesagte Maschinenzeit innerhalb einer voreingestellten Maschinenfehlertoleranz auf der Grundlage dieser vorhergesagten Maschinenzeiten und der vorhergesagten Maschinenfehler bestimmt wird.Accordingly, in view of the above-described problems of the prior art, an object of the invention is to provide a numerical control apparatus comprising: a machine time prediction unit that predicts a predicted machine time by simulation and a machine error prediction unit that simulates a predicted machine error; Accuracy data and speed data are displayed as machine time / machine error prediction data and a machine program is designated. Another object of the invention is to provide a numerical control apparatus in which a plurality of predicted machine times and a plurality of predicted machine errors are determined on the basis of the designated accuracy data and speed data, and the shortest predicted machine time within a preset engine error tolerance based thereon predicted machine times and the predicted machine error.
Eine erfindungsgemäße numerische Steuervorrichtung steuert ein Maschinenwerkzeug ansteuernd, das ein Werkstück auf der Grundlage eines Maschinenprogramms maschinell verarbeitet. Die numerische Steuervorrichtung umfasst eine Ausweisungseinheit zum Ausweisen von Geschwindigkeitsdaten zum Ausgeben einer Maschinengeschwindigkeit und von Genauigkeitsdaten zum Ausgeben einer Maschinengenauigkeit, eine Simulationseinheit, die eine Befehlspositionspunktsequenz und eine Servopositionspunktsequenz für jede Verarbeitungsspanne per Simulation bestimmt, unter Verwendung der Geschwindigkeitsdaten und der Genauigkeitsdaten, die für das Maschinenprogramm durch die Ausweisungseinheit ausgewiesen sind, eine Maschinenzeitvorhersageeinheit, die eine vorhergesagte Maschinenzeit bestimmt, während derer das Werkstück in der Simulationseinheit maschinell verarbeitet wird, und eine Maschinenfehlervorhersageeinheit, die einen vorhergesagten Maschinenfehler bestimmt, der verursacht wird, wenn das Werkstück unter Verwendung der Befehlspositionspunktsequenz und der Servopositionspunktsequenz maschinell verarbeitet wird, die durch die Simulationseinheit bestimmt sind.A numerical control device according to the invention controls a machine tool, which processes a workpiece on the basis of a machine program. The numerical control apparatus comprises an expelling unit for displaying speed data for outputting a machine speed and accuracy data for outputting an engine accuracy, a simulation unit for simulation-defining an instruction position point sequence and a servo position point sequence for each processing span, using the speed data and the accuracy data indicative of the engine program by the designation unit, a machine time prediction unit that determines a predicted machine time during which the workpiece is machined in the simulation unit, and a machine error prediction unit that determines a predicted machine error caused when the workpiece using the instruction position point sequence and the servo position point sequence is processed by the simulation unit.
Die Maschinenfehlervorhersageeinheit kann die Befehlspositionspunktsequenz und die Servopositionspunktsequenz für jede Verarbeitungsspanne der Simulation durch die Simulationseinheit erlangen, kann ein Abstand von einer spezifischen Befehlsposition in der Befehlspositionspunktsequenz zu der Servopositionspunktsequenz oder einer rechtwinkligen Linie, die von der spezifischen Befehlsposition zu einem Liniensegment gezeichnet wird, das benachbarte Punkte in jeder Servoposition verbindet, welcher auch immer kürzer ist, als ein Fehler in der spezifischen Befehlsposition bestimmt werden, und kann der größte der Fehler in den Befehlspositionen als ein Fehler zwischen der Befehlspositionspunktsequenz und der Servopositionspunktsequenz bestimmt werden.The machine error prediction unit may acquire the instruction position point sequence and the servo position point sequence for each processing period of simulation by the simulation unit, a distance from a specific instruction position in the instruction position point sequence to the servo position point sequence or a right angle line drawn from the specific instruction position to a line segment may be the adjacent points in any servo position, whichever is shorter than an error in the specific instruction position, and the largest of the errors in the instruction positions can be determined as an error between the instruction position point sequence and the servo position point sequence.
Die Maschinenfehlervorhersageeinheit kann die Befehlspositionspunktsequenz und die Servopositionspunktsequenz für jede Verarbeitungsspanne der Simulation durch die Simulationseinheit erlangen, kann einen Abstand von einer spezifischen Servoposition in der Servopositionspunktsequenz zu der Befehlspositionspunktsequenz oder einer lotrechten Linie, die von der spezifischen Servoposition zu einem Liniensegment gezeichnet ist, das benachbarte Punkte in jeder Befehlsposition verbindet, welcher auch immer kürzer ist, als ein Fehler in der spezifischen Servoposition bestimmt werden, und kann der größte der Fehler in den Servopositionen als ein Fehler zwischen der Befehlspositionspunktsequenz und der Servopositionspunktsequenz bestimmt werden.The engine error prediction unit may obtain the command position point sequence and the servo position point sequence for each processing span of simulation by the simulation unit, may include a distance from a specific servo position in the servo position point sequence to the command position point sequence or a vertical line drawn from the specific servo position to a line segment, the adjacent points in each instruction position, whichever is shorter than an error in the specific servo position, and the largest of the errors in the servo positions can be determined as an error between the instruction position point sequence and the servo position point sequence.
Die Maschinenfehlervorsageeinheit kann die Befehlspositionspunktsequenz und die Servopositionspunktsequenz für jede Verarbeitungsspanne der Simulation durch die Simulationseinheit erlangen, kann einen Abstand von einer spezifischen Befehlsposition in der Befehlspositionspunktsequenz zu der Servopositionspunktsequenz oder einer lotrechten Linie, die von der spezifischen Befehlsposition zu einem Liniensegment gezeichnet, das benachbarte Punkte in die der Servoposition verbindet, welcher auch immer die kürzere ist, als ein Fehler in der spezifischen Befehlsposition bestimmt werden, kann der größte der Fehler in den Befehlspositionen als ein Fehler von der Befehlspositionspunktsequenz zu der Servopositionspunktsequenz bestimmt werden, kann ein Abstand von einer spezifischen Servoposition in der Servopositionspunktsequenz zu der Befehlspositionspunktsequenz oder einer lotrechten Linie, die von der spezifischen Servoposition zu einem Liniensegment gezeichnet ist, das benachbarte Punkte in jeder Befehlsposition verbindet, welcher auch immer die kürzere ist, als ein Fehler in der spezifischen Servoposition bestimmt werden, kann der größte der Fehler in den Servopositionen als ein Fehler von der Servopositionspunktsequenz zu der Befehlspositionspunktsequenz bestimmt werden, und kann der größere des Fehlers von der Befehlspositionspunktsequenz zu der Servopositionspunktsequenz oder des Fehlers von der Servopositionspunktsequenz zu der Befehlspositionspunktsequenz als ein Fehler zwischen der Befehlspositionspunktsequenz und der Servopositionspunktsequenz bestimmt werden.The engine error prediction unit may acquire the command position point sequence and the servo position point sequence for each processing span of simulation by the simulation unit, may include a distance from a specific command position in the command position point sequence to the servo position point sequence or a perpendicular line drawn from the specific command position to a line segment having adjacent points in connecting the servo position, whichever is the shorter, than determining an error in the specific instruction position, the largest of the errors in the instruction positions may be as an error may be determined from the command position point sequence to the servo position point sequence, a distance from a specific servo position in the servo position point sequence to the command position point sequence or a perpendicular line drawn from the specific servo position to a line segment connecting adjacent points in each command position may as well always being shorter than an error in the specific servo position is determined, the largest of the errors in the servo positions may be determined as an error from the servo position sequence to the instruction position point sequence, and the greater of the error from the instruction position point sequence to the servo position point sequence or error from the servo position sequence to the instruction position point sequence are determined as an error between the instruction position point sequence and the servo position point sequence.
Die Maschinenzeitvorhersageeinheit kann eine Vielzahl von vorhergesagten Maschinenzeiten auf der Grundlage einer Vielzahl von ausgewiesenen Genauigkeitsdaten bestimmen, und die Maschinenfehlervorhersageeinheit kann eine Vielzahl von vorhergesagten Maschinenfehlern auf der Grundlage einer Vielzahl von ausgewiesenen Geschwindigkeitsdaten bestimmen. Die Genauigkeitsdaten und die Geschwindigkeitsdaten für die kürzeste vorhergesagte Maschinenzeit innerhalb einer voreingestellten Maschinenfehlertoleranz können auf der Grundlage der Vielzahl von vorhergesagten Maschinenzeiten und der Vielzahl von vorhergesagten Maschinenfehlern, die so bestimmt wurden, bestimmt werden.The machine time prediction unit may determine a plurality of predicted machine times based on a plurality of designated accuracy data, and the engine error prediction unit may determine a plurality of predicted engine errors based on a plurality of designated speed data. The accuracy data and the speed data for the shortest predicted engine time within a default engine error tolerance may be determined based on the plurality of engine predicted times and the plurality of engine predicted errors thus determined.
Die numerische Steuervorrichtung kann eine Mehrachsenmaschine mit einer Drehachse steuern, die Maschinenfehlervorhersageeinheit kann eine dreidimensionale Befehlspositionspunktsequenz und eine dreidimensionale Servopositionspunktsequenz einer Werkzeugmittelpunktsposition auf der Grundlage der Befehlspositionspunktsequenz und der Servopositionspunktsequenz bestimmen, und kann der Fehler zwischen der Befehlspositionspunktsequenz und der Servopositionspunktsequenz mit der dreidimensionalen Befehlspositionspunktsequenz und der dreidimensionalen Servopositionspunktsequenz bestimmt werden, die jeweils als die Befehlspositionspunktsequenz und die Servopositionspunktsequenz verwendet werden.The numerical control device may control a multi-axis machine having a rotation axis, the machine error prediction unit may determine a three-dimensional command position sequence and a three-dimensional servo position point sequence of a tool center point position based on the command position point sequence and the servo position point sequence, and the error between the command position point sequence and the servo position point sequence with the three-dimensional command position point sequence and the three-dimensional Servo position sequence, which are respectively used as the instruction position point sequence and the servo position point sequence.
Die Genauigkeitsdaten können durch die Maschinenbedingungsdaten auf der Grundlage einer zulässigen Beschleunigung oder einer zulässigen Eckgeschwindigkeitsdifferenz angegeben werden.The accuracy data may be given by the engine condition data based on an allowable acceleration or a permissible corner speed difference.
Gemäß der Erfindung kann eine numerische Steuervorrichtung bereitgestellt werden, die eine Maschinenzeitvorhersageeinheit, die eine vorhergesagte Maschinenzeit per Simulation bestimmt, und eine Maschinenfehlervorhersageeinheit umfassen, die einen vorhergesagten Maschinenfehler per Simulation bestimmt, wobei Genauigkeitsdaten und Geschwindigkeitsdaten als Maschinenzeit-/Maschinenfehlervorhersagedaten ausgewiesen werden und ein Maschinenprogramm ausgewiesen wird. In der numerischen Steuervorrichtung werden eine Vielzahl von vorhergesagten Maschinenzeiten und eine Vielzahl von vorhergesagten Maschinenfehlern auf der Grundlage dieser ausgewiesenen Genauigkeitsdaten und Geschwindigkeitsdaten bestimmt, und wird die kürzeste vorhergesagte Maschinenzeit innerhalb einer voreingestellten Maschinenfehlertoleranz auf der Grundlage einer Vielzahl von vorhergesagten Maschinenzeiten und einer Vielzahl von vorhergesagten Maschinenfehlern bestimmt.According to the invention, there can be provided a numerical control apparatus comprising a machine time prediction unit that predicts a predicted machine time by simulation and a machine error prediction unit that predicts a predicted machine error, wherein accuracy data and speed data are designated as machine time / machine error prediction data and a machine program becomes. In the numerical control apparatus, a plurality of predicted machine times and a plurality of predicted machine errors are determined on the basis of these designated accuracy data and speed data, and the shortest predicted machine time becomes within a preset machine error tolerance based on a plurality of predicted machine times and a plurality of predicted machine errors certainly.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die vorstehend beschriebenen und weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen offensichtlich. Es zeigen:The above-described and other objects and features of the invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten AusführungsbeispieleDetailed Description of the Preferred Embodiments
Zuerst werden Merkmale der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf
Die vorliegende Erfindung beabsichtigt, Maschinenfehler und Maschinenzeiten zu simulieren, die für einen oder mehrere Sätze von Geschwindigkeitsdaten und Genauigkeitsdaten vorherzusagen sind, und um maschinelle Verarbeitungsgenauigkeiten (Maschinenfehler) und Maschinenzeiten für Werkstücke zu schätzen, die gemäß gegebenen Geschwindigkeitsdaten und Genauigkeitsdaten (vgl. (1) gemäß
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhalten zu evaluierende Fehler simulierte Fehler von Servopositionen zu Befehlspositionen und von Befehlspositionen zu Servopositionen. Auf diese Weise können die Fehler genauer vorhergesagt werden.According to the present invention, errors to be evaluated include simulated errors from servo positions to instruction positions and from instruction positions to servo positions. In this way, the errors can be predicted more accurately.
Unter diesen Umständen können die vorhergesagten Maschinenfehler und -zeiten per Simulation vor der eigentlichen maschinellen Verarbeitung bestimmt werden, auf der Grundlage der Schätzung der Geschwindigkeitsdaten und Genauigkeitsdaten ((1) gemäß
Nachfolgend ist eine Beschreibung der Ausführungsbeispiele 1 bis 3 angegeben.Hereinafter, a description of the
[Ausführungsbeispiel 1][Embodiment 1]
Eine Programmanalyseeinheit
Die Servosimulationseinheit
Die Servopositionsbefehlsdaten VCn werden von der Postinterpolationsbeschleunigungs-/Abbremseinheit
Die Differenz zwischen den Servopositionsbefehlsdaten VCn und einer Servoposition (Rückkopplungsdaten) Qn-1 für die nachfolgende Verarbeitungsspanne wird in eine Positionsschleifenzuwachssimulationseinheit
Daten mit dem Index ”n” oder einem anderen Index ”m” (die nachstehend beschrieben sind) sind ein Vektor mit so vielen Dateneinträgen wie Vorschubachsen.Data with the index " n " or another index " m " (described below) is a vector with as many data entries as feed axes.
Die vorstehend beschriebenen Vorgänge werden unter Bezug auf verschiedene Maschinenzeit-/Maschinenfehlervorhersagedaten durchgeführt, wie Parameter, Makrovariablen, DI-Signale usw. In diesen Vorgängen werden des Weiteren Servooperation nicht tatsächlich durchgeführt, sondern werden alle simuliert.The operations described above are performed with reference to various machine time / machine error prediction data, such as parameters, macro variables, DI signals, etc. Further, in these operations, servo operation is not actually performed, but all are simulated.
Die Parameter, Makrovariablen, DI-Signale usw. der Maschinenzeit-/Maschinenfehlervorhersagedaten werden zusätzlich zu Maschinendaten der gleichen Art ausgebildet. In diesem Fall sind die DI-Signale deshalb Imaginärsignaldaten für eine Maschinenzeitvorhersage und eine Maschinenfehlervorhersage.The parameters, macro variables, DI signals, etc. of the machine time / machine error prediction data are formed in addition to machine data of the same kind. In this case, the DI signals are therefore imaginary signal data for machine time prediction and machine error prediction.
Wie vorstehend beschrieben, führt die Servosimulationseinheit
Simulationen für die Programmanalyseeinheit
Die Maschinenzeitvorhersageeinheit
Im Einzelnen weisen alle Interpolationsdaten ΔPn eine rechteckige Form für jede Verarbeitungsspanne auf, wie in
Eine Maschinenfehlervorhersageeinheit
Die Verarbeitung der Maschinenfehlervorhersageeinheit
[Schritt SA01] Es werden Bedingungen n = 0, m = 0, Maxep = 0 und Maxep = 0 angegeben.[Step SA01] Conditions n = 0, m = 0, maxep = 0, and maxep = 0 are specified.
[Schritt SA02] Die Punktsequenz Pn wird für (n – dn ≤ n ≤ + dn) gemäß einer Zahl dn ausgebildet, die zuvor gesetzt ist, um deren Bereich zu definieren. Wird ein Bereich (0 ≤ n ≤ ne) um (n – dn ≤ n ≤ + dn) überschritten, dann werden lediglich die Punktsequenzen innerhalb des Bereichs (0 ≤ n ≤ ne) bereitgestellt. In ähnlicher Weise wird die Punktsequenz Qm für (m – dm ≤ m ≤ m + dm) gemäß einer Zahl dm ausgebildet, die vorab abgesetzt ist, um deren Bereich zu definieren. Wird ein Bereich (0 ≤ m ≤ me) um (m – dm ≤ m ≤ m + dm) überschritten, dann werden lediglich die Punktsequenzen innerhalb des Bereichs (0 ≤ m ≤ ne) bereitgestellt.[Step SA02] The point sequence P n is formed for (n-dn ≦ n ≦ + dn) according to a number dn previously set to define its range. If a range (0 ≦ n ≦ ne) is exceeded by (n-dn ≦ n ≦ + dn), then only the dot sequences within the range (0 ≦ n ≦ ne) are provided. Similarly, the dot sequence Q m is formed for (m-dm ≦ m ≦ m + dm) according to a number dm that is pre-set to define its range. If a range (0 ≦ m ≦ me) is exceeded by (m-dm ≦ m ≦ m + dm), then only the dot sequences within the range (0 ≦ m ≦ ne) are provided.
[Schritt SA03] Es werden Fehlerberechnungen von einer spezifischen Befehlsposition Pn in der Befehlspositionspunktsequenz Pn zu der Punktsequenz Qm durchgeführt, um die Fehler Ep von der spezifischen Befehlsposition Pn zu der Punktsequenz Qm zu erhalten. Des Weiteren werden der Maximalwert Maxep des Fehlers Ep und m aktualisiert. Dieser Schritt wird nachstehend ausführlich und unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm gemäß
[Schritt SA04] Es werden Fehlerberechnungen von einer spezifischen Servoposition Qm in der Servopositionspunktsequenz Qm zu der Punktsequenz Pn durchgeführt, um die Fehler Eq von der spezifischen Servoposition Qm zu der Punktsequenz Pn zu erhalten. Des Weiteren werden der Maximalwert Maxeq des Fehlers Eq und n aktualisiert.[Step SA04] Error calculations are performed from a specific servo position Q m in the servo position point sequence Q m to the point sequence P n to obtain the errors Eq from the specific servo position Q m to the point sequence P n . Furthermore, the maximum value Maxeq of the error Eq and n is updated.
[Schritt SA05] Es wird bestimmt, ob n = ne und m = me erreicht werden oder nicht. Lautet die Entscheidung Nein, dann kehrt das Programm zu Schritt SA02 zurück. Lautet die Entscheidung Ja, dann geht das Programm zu Schritt SA06 über.[Step SA05] It is determined whether or not n = ne and m = me are reached. If the decision is No, then the program returns to step SA02. If the decision is yes, the program proceeds to step SA06.
[Schritt SA06] Der Maximalwert Maxep oder Maxeq, welcher auch immer der größere ist, wird als ein vorhergesagter Maschinenfehler Ee zwischen der Befehlspositionspunktsequenz Pn und der Servopositionspunktsequenz Qm bestimmt, woraufhin die Verarbeitung endet.[Step SA06] The maximum value Maxep or Maxeq, whichever is larger, is determined as a predicted machine error Ee between the command position point sequence P n and the servo position point sequence Q m , whereupon the processing ends.
Im Einzelnen werden hinsichtlich der Befehlspositionspunktsequenz Pn und der Servopositionspunktsequenz Qm die Fehler Ep von der spezifischen Befehlsposition Pn zu der Punktsequenz Qm und der Fehler Eq von der spezifischen Servoposition Qm zu der Punktsequenz Pn für die Bereiche (n – dn ≤ n ≤ + dn) und (m – dm ≤ m ≤ m + dm) berechnet. Die Zahlen n und m werden aktualisiert, wenn diese Berechnung durchgeführt wird. Der Maximalwert Maxep (= Max(Ep)) des Fehlers Ep und der Maximalwert Maxeq (= Max (Eq)) des Fehlers Eq werden erhalten, und der Maximalwert Maxep oder Maxeq, welcher auch immer der größere ist, wird als der vorhergesagte Maschinenfehler Ee (= Max (Maxep, Maxeq)) zwischen der Befehlspositionspunktsequenz Pn und der Servopositionspunktsequenz Qm bestimmt. Somit stellt Max(Ep) das Maximum einer Vielzahl von Fehlern Ep dar, stellt Max (Eq) das Maximum einer Vielzahl von Fehlern Eq dar, und stellt Max (Maxep, Maxeq) den größeren der Maximalwerte Maxep und Maxeq dar, wie in
In Schritt SA03 werden Fehlerberechnungen von einer spezifischen Befehlsposition Pn zu der Punktsequenz Qm durchgeführt, und wird der Maximalwert Maxep des Fehlers Ep erstellt. In ähnlicher Weise werden in Schritt SA04 Fehlerberechnungen von einer spezifischen Servoposition Qm zu der Punktsequenz Pn durchgeführt, und wird der Maximalwert Maxeq des Fehlers Eq erstellt. Lediglich einer der Schritte SA03 oder SA04 wird womöglich durchgeführt, anstelle der Ausführung beider dieser Schritte.In step SA03, error calculations are performed from a specific command position P n to the point sequence Q m , and the maximum value Maxep of the error Ep is established. Similarly, in step SA04, error calculations are performed from a specific servo position Q m to the point sequence P n , and the maximum value Maxeq of the error Eq is established. Only one of steps SA03 or SA04 may be performed instead of performing both of these steps.
In der vorstehend beschriebenen Technik, die in der
Vorstehend wurde beschrieben, dass ein Fehler berechnet wird, nachdem die vollendete Befehlspositionspunktsequenz Pn (n = 0, 1, 2, ..., ne) und die Servopositionspunktsequenz Qm (m = 0, 1, 2, ..., me) erstellt sind. Alternativ kann jedoch eine ähnliche Berechnung durchgeführt werden durch Erhalten der notwendigen Befehlsposition Pn (n – dn ≤ n ≤ + dn) und der Servoposition Qm (m – dm ≤ m ≤ m + dm), während das Maschinenprogramm blockweise nach Bedarf gelesen wird. In diesem Fall müssen die gesamten Punktsequenzen Pn und Qm nicht vorab erstellt werden, so dass die Speicherkapazität eingespart werden kann.It has been described above that an error is calculated after the completed command position point sequence P n (n = 0, 1, 2, ..., ne) and the servo position point sequence Q m (m = 0, 1, 2,..., Me ) are created. Alternatively, however, a similar calculation can be performed by obtaining the necessary command position P n (n - dn ≤ n ≤ + dn) and the servo position Q m (m - dm ≤ m ≤ m + dm), while the machine program block by block is read as required , In this case, the entire point sequences P n and Q m need not be prepared in advance, so that the memory capacity can be saved.
Die Befehlsposition Pn, die spezifische Befehlsposition Pn, die Befehlspositionspunktsequenz Pn und die Punktsequenz Pn, die alle durch das Symbol Pn ausgewiesen sind, sind Ausdrücke, die leicht verschiedene Bedeutungen aufweisen. Die Befehlsposition Pn stellt eine einzelne Befehlsposition dar. Die spezifische Befehlsposition Pn stellt eine spezifische oder merkliche Befehlsposition dar. Die Befehlspositionspunktsequenz Pn und die Punktsequenz Pn stellen beide eine Befehlspunktsequenz Pn dar, die eine Vielzahl von Befehlspositionen beinhaltet. Dies trifft ebenso auf den Fall von Qm zu.The command position P n, the specific command position P n, the position command point sequence P n and P n point sequence, all of which are indicated by the symbol P n, are expressions that have slightly different meanings. The command position P n represents a single command position. The specific command position P n represents a specific or noticeable command position. The command position point sequence P n and both the point sequence P n represent a command point sequence P n represents that includes a plurality of command positions. This also applies to the case of Q m .
Schritt SA03 in dem Ablaufdiagramm gemäß
[Schritt SB01] Initialwerte von i, im und EP werden als i = m – dm, im = i und EP = |Pn – Qi| gesetzt. Hinsichtlich des Werts i ist allgemein i = m – dm angegeben, wird aber der Bereich von (0 ≤ m ≤ me) um (m – dm ≤ m ≤ + dm) für Qm überschritten, wie vorstehend in Verbindung mit der Beschreibung von Schritt SA02 in dem Ablaufdiagramm gemäß
[Schritt SB02] Eine Länge |Pn – Qi+1| zwischen Pn und Qi+1 wird berechnet. Ist |Pn – Qi+1| kleiner als Ep, dann werden Ep = |Pn – Qi+1| und im = i + 1 gesetzt, und wird dann der Wert i + 1 gespeichert.[Step SB02] A length | P n - Q i + 1 | between P n and Q i + 1 is calculated. Is | P n - Q i + 1 | less than Ep, then Ep = | P n - Q i + 1 | and im = i + 1, and then the value i + 1 is stored.
[Schritt SB03] Ein Liniensegment Lq, das Qi und Qi+1 verbindet, wird erstellt.[Step SB03] A line segment Lq connecting Q i and Q i + 1 is created.
[Schritt SB04] Es wird bestimmt, ob eine lotrechte Linie von Pn zu dem Liniensegment Lq gezeichnet werden kann oder nicht. Kann die lotrechte Linie nicht gezeichnet werden, dann geht das Programm zu Schritt SB07 über. Kann die lotrechte Linie gezeichnet werden, dann geht das Programm zu Schritt SB05 über.[Step SB04] It is determined whether or not a perpendicular line from P n to the line segment Lq can be drawn. If the vertical line can not be drawn, the program proceeds to step SB07. If the vertical line can be drawn, the program proceeds to step SB05.
[Schritt SB05] Eine Länge Lper der lotrechten Linie, die von Pn zu dem Liniensegment Lq gezeichnet ist, wird berechnet.[Step SB05] A length Lper of the vertical line drawn from P n to the line segment Lq is calculated.
[Schritt SB06] Ist Lper kleiner als Ep, dann werden Ep = Lper und im = i + 1 gesetzt, und wird dann der Wert i +1 gespeichert.[Step SB06] If Lper is smaller than Ep, then Ep = Lper and im = i + 1 are set, and then the value i + 1 is stored.
[Schritt SB07] Es wird bestimmt, ob i = m + dm – 1 erreicht wird oder nicht. Lautet die Entscheidung Ja, dann geht das Programm zu Schritt SB09 über. Lautet die Entscheidung Nein, dann kehrt das Programm zu Schritt SB08 zurück. Hier wird allgemein bestimmt, ob i = m + dm – 1 erreicht wird, oder nicht. Wird der Bereich (0 ≤ m ≤ me) um (m – dm ≤ m ≤ + dm) für Qm überschritten, wie vorstehend in Verbindung mit der Beschreibung von Schritt SA02 in dem Ablaufdiagramm gemäß
[Schritt SB08] Es wird 1 zu i addiert, um i zu aktualisieren, woraufhin das Programm zu Schritt SB02 zurückkehrt und die Verarbeitung fortgesetzt wird.[Step SB08] 1 is added to i to update i, whereupon the program returns to step SB02 and the processing is continued.
[Schritt SB09] Ist Ep größer als Maxep, dann wird Maxep = Ep gesetzt, wodurch der Maximalwert Maxep von Ep aktualisiert wird.[Step SB09] If Ep is larger than Maxep, then Maxep = Ep is set, updating the maximum value Maxep of Ep.
[Schritt SB10] Ist im größer als m, dann wird m = im gesetzt. Ist im nicht größer als m, dann wird m = m + 1 gesetzt, um m zu aktualisieren. Überschreitet m den Maximalwert me, dann wird m jedoch als gleich zu me angesehen, woraufhin die Verarbeitung endet.[Step SB10] If greater than m, then m = im is set. If not greater than m, then m = m + 1 is set to update m. However, if m exceeds the maximum value me, m is regarded as equal to me, whereupon the processing ends.
Die vorhegesagte Maschinenzeit Te, während derer das Werkstück maschinell verarbeitet werden wird, und der vorhergesagte Maschinenfehler Ee, der verursacht wird, wenn das Werkstück maschinell verarbeitet werden wird, können bestimmt werden, falls das Maschinenprogramm durch Ausgeben der Genauigkeitsdaten und Geschwindigkeitsdaten ausgewiesen und ausgeführt wird, die in Verbindung mit der Maschinenbedingungsauswahlfunktion (vgl.
Es sei zu verstehen, dass lediglich ein Teil des Maschinenprogramms als ein Objekt der Maschinenzeitvorhersage und der Maschinenfehlervorhersage betrachtet werden kann. Zum Beispiel kann lediglich ein Betriebsartteil eines Schnittbefehls (G01, G02, G03, usw.) als ein vorherzusagendes Objekt verwendet werden. Alternativ kann lediglich ein Block des Maschinenprogramms, der durch ein bestimmtes Werkzeug zu schneiden ist, oder lediglich ein bestimmter Prozessteil als ein vorherzusagendes Objekt verwendet werden.It should be understood that only a portion of the machine program may be considered to be an object of machine time prediction and machine error prediction. For example, only a mode part of a slice command (G01, G02, G03, etc.) may be used as an object to be predicted. Alternatively, only a block of the machine program to be cut by a particular tool or only a specific process part may be used as an object to be predicted.
[Ausführungsbeispiel 2][Embodiment 2]
Im Ausführungsbeispiel 2 werden Bedingungen für die kürzeste Maschinenzeit innerhalb der Maschinenfehlertoleranz bestimmt.In
Eine in
In diesem Fall werden parametergesetzte Geschwindigkeiten als die Geschwindigkeitsdaten angegeben.
Beträgt die voreingestellte Maschinenfehlertoleranz 0,05 mm, dann werden Daten in gestrichenen Bereichen ausgeschlossen, da sie die Toleranz überschreiten. Somit können Daten für die kürzeste vorhergesagte Maschinenzeit innerhalb der Maschinenfehlertoleranz leicht bestimmt werden als (Genauigkeitsdaten: 9, Geschwindigkeitsdaten: 3.000 mm/min).If the default machine error tolerance is 0.05 mm then data in painted areas will be excluded as they exceed the tolerance. Thus, data for the shortest predicted machine time within the machine error tolerance can be easily determined as (accuracy data: 9, speed data: 3,000 mm / min).
[Ausführungsbeispiel 3][Embodiment 3]
In dem Fall einer Mehrachsenmaschine mit Drehachsen (X-, Y-, Z-, B- und C-Achsen) in einem Werkzeugkopf und -tischen, kann eine Maschinenfehlervorhersageeinheit
Obwohl die Indizes B und C zur Darstellung von Positionen der angenommen B- und C-Achsen der Mehrachsenmaschine verwendet werden, kann die Maschine andere Drehachsen aufweisen, A- und B-Achsen oder A- und C-Achsen. Des Weiteren beinhalten Mehrachsenmaschinen eine Fünfachsenmaschine mit einem drehbaren Werkzeugkopf, eine Mehrachsenmaschine mit einem drehbaren Tisch und eine Fünfachsenmaschine vom Mischtyp (mit einem drehbaren Werkzeugkopf und einem drehbaren Tisch). In jeder dieser Maschinen wird die Werkzeugmittelpunktsposition durch die dreidimensionalen Befehlspositionspunktsequenzen Pn' (PXn', PYn', PZn') und die dreidimensionalen Servopositionspunktsequenzen Qm' (QXm', QYm', QZm') einer Werkzeugmittelpunktsposition in einem Koordinatensystem eines Tisches angegeben, auf dem ein maschinell zu verarbeitendes Werkstück platziert ist. In dem Fall der Mehrachsenmaschine mit einem drehbaren Tisch ist das Koordinatensystem eines Tisches, auf dem ein maschinell zu verarbeitendes Werkstück platziert ist, ein Koordinatensystem, das sich auf und zusammen mit dem drehenden Tisch dreht.Although indices B and C are used to represent positions of the assumed B and C axes of the multi-axis machine, the machine may have other axes of rotation, A and B axes or A and C axes. Furthermore, multi-axis machines include a five-axis machine with a rotatable tool head, a multi-axis machine with a rotatable table, and a five-axis machine of the compound type (with a rotatable tool head and a rotatable table). In each of these machines, the tool center point position is determined by the three-dimensional command position point sequences P n '(P Xn ', P Yn ', P Zn ') and the three-dimensional servo position point sequences Q m '(Q Xm ', Q Ym ', Q Zm ') of a tool center point position a coordinate system of a table indicated on which a machined workpiece is placed. In the case of the multi-axis machine with a rotatable table, the coordinate system of a table on which a workpiece to be machined is placed is a coordinate system rotating on and together with the rotating table.
Die numerische Steuervorrichtung
Eine Achsensteuerschaltung
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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